郭信平

“探究安培力”這節(jié)課是教師教與學(xué)生學(xué)的難點(diǎn)，在市公開課中，筆者精心設(shè)計(jì)了教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，主要有：一是安培力的方向用十二字訣（“萬(wàn)箭穿心”、“仙人指路”、“一指乾坤”）總結(jié)出來(lái)，降低了學(xué)生的記憶難度；二是安培力大小演示實(shí)驗(yàn)從教材給出的定性實(shí)驗(yàn)巧妙設(shè)計(jì)為定量實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)的可信度和精確度。安培力大小定量實(shí)驗(yàn)的成功突破了教學(xué)重難點(diǎn)的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)和歸納總結(jié)等能力，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)和能力的共增長(zhǎng)。

粵教版新課程教材選修3-1第三章第三節(jié)“探究安培力”，這節(jié)課容量多，難度大，演示實(shí)驗(yàn)為簡(jiǎn)單的定性實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有說(shuō)服力。為此，大部分老師在處理這部分內(nèi)容時(shí)都是直接給出安培力大小的計(jì)算公式，筆者在2009年10月份一堂市級(jí)公開課——“探究安培力”，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的準(zhǔn)備，這節(jié)課呈現(xiàn)了探究式教學(xué)法的設(shè)計(jì)理念，在教材“實(shí)驗(yàn)與探究”定性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，巧妙設(shè)計(jì)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)從定性分析轉(zhuǎn)變?yōu)槎繙y(cè)量。公開課得到了聽課專家、教研員和教師的高度評(píng)價(jià)。現(xiàn)把這節(jié)課的教學(xué)小結(jié)如下，與大家共勉。

一、 教學(xué)準(zhǔn)備

電動(dòng)機(jī)模型、鐵架臺(tái)、三個(gè)蹄形磁鐵、電源、滑動(dòng)變阻器、電鍵、導(dǎo)線、電流表、直尺

二、 教學(xué)過(guò)程

新課引入：[演示]教師展示電動(dòng)機(jī)模型主要構(gòu)件——磁鐵（定子）、線圈（轉(zhuǎn)子），當(dāng)場(chǎng)組裝電動(dòng)機(jī)模型，接通電源讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

師：電動(dòng)機(jī)接通電源后，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明通電線圈受到力的作用。物理學(xué)家安培首先發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象并對(duì)此力進(jìn)行研究，后人為了紀(jì)念安培的貢獻(xiàn)，將磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力。師：力是矢量，有大小有方向。今天這節(jié)課我們就從這兩個(gè)方面去探究學(xué)習(xí)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力——安培力。首先我們來(lái)研究安培力的方向。安培力的方向與哪些因素有關(guān)？生：磁場(chǎng)方向、電流方向。

這是安培力演示器，U型磁鐵提供磁場(chǎng)，不接電源，銅管靜止在近光滑導(dǎo)軌上；接通電源，銅管會(huì)如何？代表什么意思？生：銅管會(huì)動(dòng)起來(lái)，銅管運(yùn)動(dòng)方向代表銅管的受力方向，即電流受力方向。師：磁鐵N極在上，S極在下，磁場(chǎng)方向向哪？生：磁場(chǎng)方向向下。師：這邊接電源正極，另一邊接電源負(fù)極，電流如何流？生：向左。

教師接通電源，銅管如何運(yùn)動(dòng)？說(shuō)明安培力的方向向哪？生：向外運(yùn)動(dòng)，安培力向外。教師PPT展示三者的立體示意圖。教師重復(fù)類似實(shí)驗(yàn)，給出另外三幅立體示意圖。

師：從這四幅立體圖中同學(xué)們可以看出安培力的方向有什么特點(diǎn)？生：安培力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向。師：安培力的方向可以用左手定則來(lái)判斷。PPT展示左手定則的內(nèi)容及左手定則的立體圖。

師：左手定則的內(nèi)容比較長(zhǎng)。請(qǐng)同學(xué)發(fā)揮自己的想象力并把左手伸出來(lái)感受如圖所示的情境。磁感線是帶箭頭的直線，像不像弓箭？“伸開左手，使拇指與四指在同一平面并跟四指垂直，手心打開讓磁感線垂直穿過(guò)手心”，稱為“萬(wàn)箭穿心”；“萬(wàn)箭穿心”是一件很痛苦的事情，只能請(qǐng)求神仙的幫忙，“使四指指向電流的方向”稱為“神仙指路”；“大拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向”成為“一指乾坤”。所以我們判斷安培力的方向只需記住這個(gè)十二個(gè)字訣：“萬(wàn)箭穿心”、“仙人指路”、“一指乾坤”。

師：安培力的方向我們弄清楚了，接下來(lái)我們來(lái)研究安培力的大小與哪些因素有關(guān)，請(qǐng)同學(xué)們來(lái)猜猜。生：電流大小I、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度L。師：將安培力演示器中通過(guò)銅管的電流的方向變成與磁場(chǎng)平行，請(qǐng)同學(xué)們來(lái)看看實(shí)驗(yàn)有什么不同？銅管怎么動(dòng)？說(shuō)明什么？生：銅管不動(dòng)，說(shuō)明不受安培力。師：電流與磁場(chǎng)垂直，銅管運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明銅管受到安培力；電流與磁場(chǎng)平行，銅管不受安培力，這說(shuō)明什么？生：安培力還與電流與磁場(chǎng)的夾角有關(guān)。師：經(jīng)分析，我們知道安培力大小與電流大小I、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線長(zhǎng)度L、電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角θ有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，電流與磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力最大；電流與磁場(chǎng)平行時(shí)，安培力最小，F(xiàn)安=0；電流與磁場(chǎng)在某一夾角時(shí)，安培力在最大值和0之間。為了研究問(wèn)題的方便，我們今天只研究電流與磁場(chǎng)的夾角θ=90°的情況下，安培力大小與電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系。師：下面請(qǐng)同學(xué)根據(jù)桌面所給出的實(shí)驗(yàn)器材來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究安培力大小與電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系。

教師給學(xué)生3、4分鐘設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理并組裝實(shí)驗(yàn)器材。師：安培力F與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)采用什么實(shí)驗(yàn)方法？生：控制變量法。師：怎么控制？生：在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)線長(zhǎng)度相同情況下，研究F與I的關(guān)系；在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、電流情況相同情況下，研究F與L的關(guān)系。

教師引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像得出：F∝I；F∝L。師：實(shí)驗(yàn)證明：F∝I；F∝L；則我們可以說(shuō)：F∝IL；師：F與IL的乘積成正比，寫成表達(dá)式形式，前面有個(gè)常數(shù)，該常數(shù)與什么因素有關(guān)？同學(xué)們想想F還與什么因素有關(guān)？生：與磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。師：該常數(shù)由磁場(chǎng)決定，物理上用B表示，所以F=BIL；B稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度，是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，由磁場(chǎng)決定。磁場(chǎng)越強(qiáng)，B越大。

三、 板書設(shè)計(jì)

安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力

1.方向 左手定則：萬(wàn)箭穿心、仙人指路、一指乾坤

2.大小 F=BIL （I⊥B）

B——磁場(chǎng)強(qiáng)度，描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量； L——導(dǎo)線有效長(zhǎng)度

適用條件：勻強(qiáng)磁場(chǎng)

（作者單位：廣西壯族自治區(qū)桂林市桂電中學(xué)）